Definição de altura de saturação do maciço filtrante em wetland construído vertical empregado no tratamento de esgoto sanitário

Abstract

O objetivo deste trabalho foi avaliar a melhor condição operacional de saturação do maciço filtrante componente de wetland construído vertical (WCV), em relação ao desempenho de tratamento de esgotos sanitários. O experimento foi conduzido ao longo de 210 dias em escala laboratorial e consistiu na utilização de quatro colunas de vidro com diâmetro interno de 96 mm, preenchidas com areia grossa (d10 = 0,25 mm, d60 = 1,63 mm e U = 6,5), com altura útil de 0,55 m. Cada coluna foi operada com uma condição de saturação de fundo específica: coluna C1 (drenagem livre); coluna C2 (0,20 m de saturação); coluna C3 (0,30 m de saturação) e coluna C4 (0,40 m de saturação). As colunas foram alimentadas com esgoto sanitário de forma intermitente, três vezes por dia (9h, 13h e 17h), três dias por semana. O carregamento orgânico aplicado em todas as colunas foi fixado em 41 gDQO.m-2.d-1. Amostras do esgoto bruto e efluentes de todas as colunas foram coletadas semanalmente, e submetidas às análises físico-químicas. Também, coletaram-se amostras do maciço filtrante para realização de análises de biologia molecular empregando FISH e sequenciamento de DNA, a fim de se identificar as comunidades bacterianas presentes. Verificou-se que a composição de um maciço filtrante com 0,40 m de saturação de fundo, apresentou-se com boa potencialidade de aplicação em WCV, pois atingiu elevadas remoções de DQO (88%) e sólidos suspensos (95%), além de apresentar as menores concentrações médias de nitrogênio total no efluente final. Através dos resultados do sequenciamento de DNA, foi possível identificar 157 diferentes gêneros de bactérias, sendo que o fundo da coluna C4 apresentou a maior diversidade, com um total de 105 gêneros diferentes, com uma proporção relativa de 11,7% de bactérias nitrificantes na interface saturada/drenagem livre. O gênero desnitrificante mais abundante na interface saturada/drenagem livre da C4 foi Rhodanobacter (28,4%); já para o fundo desta coluna, o gênero mais abundante foi Denitratisoma (15,8%). A partir da realização do experimento com colunas de areia, definiu-se a altura de 0,40 m de saturação de fundo para aplicação em um WCV descendente em escala piloto. Durante um período de monitoramento de 42 dias relativos ao start-up do wetland, o mesmo apresentou remoções médias de 76% de DQO, 75% de SS, 81% de P-PO43-, 48% de NT e 27% de N-NH4+.<br>

Abstract : The objective of this study was to evaluation the best operating condition bed media?s bottom saturation level in vertical constructed wetland (VCW) concerning sanitary wastewater treatment performances. The experiment was conducted over 210 days on the laboratory scale and consisted of the use of four glass columns with internal diameter of 96 mm. They were filled with coarse sand (d10 = 0.25 mm, d60 = 1.63 mm and U = 6.5), with useful height of 0.55 m. Each column was set up with a specific bottom saturation level: column C1 (free drainage); column C2 (0.20 m of saturation height); column C3 (0.30 m of saturation height); and column C4 (0.40 m of saturation height). The columns were intermittently fed with sanitary wastewater, three times per day (9 AM, 1 PM and 5 PM), three times per week. The organic loading applied to all columns was set at 41 gCOD.m-2.d-1. Raw sewage and treated effluent from all columns were periodically sampled and then submitted to physical-chemical analysis. Also, samples of the filtering bed media were taken for molecular biological analysis using FISH and DNA sequencing to identify the bacterial communities in the columns? bed media. It was verified that bed media setup with 0.40 m of bottom saturation presented with good potential application in VCW, it reached high removal of COD (88%) and suspended solids (95%), and to present the lowest average concentrations of total nitrogen in the final effluent. From the results of DNA sequencing, it was possible to identify 157 different genera of bacteria, and that the bottom of column C4 showed the highest diversity with a total of 105 different genera, with relative proportions of 11.7% of nitrifying bacteria in saturated/free drainage interface. The most abundant denitrifying genus in saturated interface/drainage free of column C4 was Rhodanobacter (28.4%); already to the bottom of this column the most abundant genus was Denitratisoma (15.8%). From the experiment with sand columns, defined the height of 0.40 m bottom saturation for use in a pilot scale WCV. Over a period of 42 days for monitoring the start-up, the wetland showed average of 76% removal of COD, 75% of SS, 81% of P-PO43+, 48% of NT and 27% of N-NH4+.